پاسخ به یک سوال چند دهه‌ای در نظریه درهمتنیدگی کوانتومی سوالات بیشتری را در مورد این پدیده عجیب و غریب ایجاد می کند.

فیزیکدانان فهرستی طولانی از مسائل باز که آنها را برای پیشبرد حوزه اطلاعات کوانتومی مهم می دانند، تهیه کرده‌اند. مسئله 5 می پرسد که آیا یک سیستم در سناریوی واقع گرایانه ای که در آن نویز (نوفه) وجود دارد می تواند در حالت بیشینه درهمتنیدگی خود باشد یا خیر؟ اکنون خولیو دو ویسنته Julio de Vicente در دانشگاه کارلوس سوم مادرید به این پرسش کوانتومی بنیادی با یک "نه" قطعی پاسخ داده است [1]. دو ویسنته می‌گوید که امیدوار است کار او "مسیر تحقیقاتی جدیدی را در نظریه درهمتنیدگی باز کند".

از حسگرهای کوانتومی گرفته تا کامپیوترهای کوانتومی، بسیاری از فناوری‌ها برای کار کردن به ذرات درهمتنیده کوانتوم مکانیکی نیاز دارند. خواص چنین ذراتی به گونه ای به هم مرتبط است که در فیزیک کلاسیک امکان پذیر نیست. در حالت ایده‌آل، برای کاربردهای فناوری، این ذرات باید در حالت به اصطلاح درهمتنیده ی بیشینه باشند، حالتی که در آن تمام معیارهای ممکن درهمتنیدگی به حداکثر برسد. دانشمندان پیش بینی می کنند که ذرات می توانند در غیاب نویزهای تجربی، محیطی و آماری در این حالت وجود داشته باشند. اما مشخص نبود که آیا ذرات می‌توانند در سناریوهای دنیای واقعی که نویز اجتناب ناپذیر است نیز در حالت حداکثر درهمتنیده وجود داشته باشند.

برای پر کردن این شکاف دانش، دو ویسنته به ریاضیات روی آورد. او ثابت کرد که اگر هر گونه نویزی به یک سیستم کوانتومی وارد شود، امکان به حداکثر رساندن همزمان تمام معیارهای درهمتنیدگی سیستم وجود ندارد و سیستم نمی تواند در حالت حداکثر درهمتنیده وجود داشته باشد. با وجود اینکه ی یافته دو ویسنته یک مسئله باز را حل می کند، به گفته او مسائل بسیار دیگری را مطرح می کند. از جمله اینکه برای به حداکثر رساندن همزمان چندین معیار درهمتنیدگی در یک سیستم چه شرایطی مورد نیاز است.

1. J. I. de Vicente, “Maximally entangled mixed states for a fixed spectrum do not always exist,” Phys. Rev. Lett. 133, 050202 (2024).

منبع:

Long-Standing Quantum Problem Finally Solved